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Ausschreibender Bereich: IEK-10 - Modellierung von Energiesystemen
Kennziffer: 2020M-108, Maschinenbau, Elektrotechnik, Energietechnik, Informatik, Physik, Verfahrenstechnik

Masterarbeit: Simulative Untersuchung des Betriebs eines Wasserstoffnetzes unter Verwendung von modellprädiktiver Regelung

Hintergrund
Das IEK-10 beschäftigt sich mit der Entwicklung von maßgeschneiderten Modellen und Algorithmen zur Simulation und Optimierung der Funktionsweise von dezentralen und integrierten Energiesystemen. Solche Systeme sind durch eine hohe zeitliche und lokale Variabilität der Bereitstellung und des Bedarfs von Energie gekennzeichnet. Diese zeitlichen Schwankungen auszugleichen ist Aufgabe von stationären Speichersystemen. Die Regelung dieser Systeme ist hierbei von großer Bedeutung. Durch Optimieren der Regelung kann die Versorgungssicherheit erhöht und die Stromkosten gesenkt werden.

Durch das Abbilden des realen Systems in einem mathematischen Ersatzmodell, wird ermöglicht durch numerische Optimierung Aussagen über eine optimale Fahrweise des Systems zu treffen. Hierfür ist es notwendig zum einen ein Modell zu erstellen, welches für die zeitlichen Einschränkungen einer modellprädiktiven Regelung geeignet ist, als auch ein Modell zu erstellen in dem die Ergebnisse simulativ validiert werden können.

Aufgabengebiet
Im Rahmen der Arbeit soll ein Simulationsmodell für wassersoffbasierte Speichersysteme erstellt werden und dieses mit einer modellprädiktiven Regelung verbunden werden. Hierbei müssen sowohl statische als auch dynamische Eigenschaften des Speichersystems unter hoher Genauigkeit berücksichtigt werden, um einen Realbetrieb akkurat abzubilden. Weiterhin ist es Teil der Arbeit, eine modellprädiktive Regelung für das entwickelte Speichersystem aus bereits bestehenden Komponentenmodellen zu erstellen und deren Modellparameter für eine optimale Regelung anzupassen.

Durch das Vereinen einer modellprädiktiven Regelung mit einem Simulationsmodell können sowohl Aussagen über die Qualität des zugrundeliegenden mathematischen Modells für die Optimierung getroffen werden, als auch Regelstrategien für ein Realsystem abgeleitet werden.

Ihr Profil

  • Student/in im Fachbereich des Maschinenbaus, der Elektrotechnik, der Energietechnik, der Informatik, der Physik, der Verfahrenstechnik, oder eines vergleichbaren Studiengangs
  • Interesse an mathematischer Optimierung und Simulation
  • Erfahrung / Kenntnisse im Bereich von Simulationen wünschenswert
  • Erfahrung / Kenntnisse im Bereich der modellprädiktiven Regelung wünschenswert
  • Kenntnisse in einer Programmiersprache

Unser Angebot

  • Eine hochmotivierte Arbeitsgruppe innerhalb einer der größten Forschungseinrichtungen in Europa
  • Enge wissenschaftliche Betreuung
  • Hervorragende wissenschaftliche und technische Infrastruktur
  • Arbeit an einem jungen Teilinstitut mit klarem Fokus auf die Modellierung und Optimierung von Energiesystemen

Ansprechpartner
Alexander Holtwerth, M.Sc.
Mail: a.holtwerth@fz-juelich.de

IEK 10 – Modellierung von Energiesystemen
Forschungszentrum Jülich
Wilhelm-Johnen-Straße
52425 Jülich

www.fz-juelich.de/iek/iek-10/DE/Home